TWI450706B - 眼壓檢測裝置及其檢測方法 - Google Patents

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Description

眼壓檢測裝置及其檢測方法
本發明係關於一種眼壓檢測裝置及其檢測方法，特別是關於一種具有決定眼壓檢測區域的眼壓檢測裝置及其檢測方法。
習知用來測定並控制在眼球內側之相對流體壓力的眼壓檢測裝置通常包含一適於穿過眼球之外科手術器具。一流體壓力轉換器被裝設在該外科手術器具上，當該器具穿過眼球時，轉換器接近開口被定位。該開口與眼球內部相通，使其可反應其內流體之壓力改變並產生信號以回應流體壓力之改變。換言之，習知的眼壓檢測裝置量測眼內壓時必須侵入眼球，此種侵入式的眼壓檢測裝置很難獲得社會大眾的接受。
近代的眼壓檢測裝置則漸漸淘汰侵入式的眼壓檢測裝置。而非侵入式的眼壓檢測裝置可分為接觸式或非接觸式。無論接觸式或非接觸式的眼壓檢測裝置皆採取外力作用於眼球之角膜(cornea)，藉由外力與角膜變形的關係推測出眼球壓力數值。但實際測量後發現眼壓檢測區域的角膜曲率及角膜厚度對於量測眼壓的實際數值也會產生一定的偏差。因此如何決定適當的眼壓檢測區域的眼壓檢測裝置是目前業界主要研究的方向。
本發明之一目的係提供一改良的眼壓檢測裝置及其眼壓檢測方法，其可決定適當的眼壓檢測區域。
為達上述目的，本發明揭示一種眼壓檢測裝置，其包含一光學模組以及一資料處理單元。該光學模組入射一光束至一眼球並擷取該光束經角膜反射後的反射光束與參考光束之至少一光干涉信號。該資料處理單元電耦合於該光學模組，使該至少一光干涉信號可以傳輸至該資料處理單元，該資料處理單元根據光干涉信號以決定一眼壓檢測區域。該資料處理單元利用該光學模組所擷取的該至少一光干涉信號，而推算該眼球內壓。
為達上述目的，本發明揭示一種眼壓檢測方法，包含下列步驟：入射一光束至一眼球；擷取該光束經角膜反射後與參考光束之至少一光干涉信號；分析該至少一光干涉信號以決定一眼壓檢測區域；分析所擷取的光干涉信號；以及推算該眼球內壓。
在下文中本發明的實施例係配合所附圖式以闡述細節。說明書所提及的「實施例」、「範例實施例」、「各種實施例」等等，意指包含在本發明之該實施例所述有關之特殊特性、構造、或特徵。說明書中各處出現之「實施例中」的片語，並不必然全部指相同的實施例。於說明書中所運用諸如「比對」、「處理」、「推算」、「決定」、「紀錄」、「命令」或類似者的術語係指電腦或電腦系統、或類似的電子計算裝置之動作或處理，上述電腦、電腦系統或電子計算裝置操縱或變換電腦系統的暫存器或是記憶體內之物理(諸如：電子)量的資料而成為類似表示為於電腦系統記憶體、暫存器或其他該種資訊儲存器、傳輸或顯示裝置內的物理量之其他資料。
參照圖1所示之眼壓檢測裝置10，其包含光學模組20以及資料處理單元30。如圖1及圖2所示，眼壓檢測裝置10的光學模組20較佳為麥克森干涉儀(Michelson Interferometer)但不限於時域光學同調斷層掃描儀(Time Domain Optical Coherence Tomography)亦可因應不同的設計需求而選擇採用頻域光學同調斷層掃描儀(Frequency Domain Optical Coherence Tomography)、空間編碼頻域光學同調斷層掃描儀(Spatially Encoded Frequency Domain Optical Coherence Tomography)及時序編碼頻域光學同調斷層掃描儀(Time Encoded Frequency Domain Optical Coherence Tomography)。
如圖1及圖2所示，此實施例係以麥克森干涉儀為光學模組20的實施範例，以簡化說明，但本發明並不限於麥克森干涉儀。如圖1及圖2之實施例中，眼壓檢測裝置10的光學模組20包含光源210、耦合器220、反射平台230、反射鏡240以及光感測器250。眼壓檢測裝置10之光學模組20係用光源210投射出同調光束A，光束A經由耦合器220(如分光鏡)分成為第二道光束，此兩道光束分別為第一光束B及第二光束C，第一光束B射向參考端的反射平台230並被參考端的反射鏡240反射回來，此時另一道第二光束C射向待測物端(在此實施例為眼球50)並被待測物端(如眼球50之角膜、水晶體或其他待測物體)反射回來。第一光束B與第二光束C的反射光束分別為光束B'及光束C'。由於反射光束C'係由眼球50所反射回來，因此光束C'相較於光束B'具有時間上的延遲(也稱光束C'與光束B'的光程差)。這兩道反射光束B',C'經過耦合器220形成干涉後，再傳輸到達光感測器250，實際上，該光感測器250可以是光譜儀、光學鏡組或其他任何具有光感測功能的光感測器，並無一定之限制。因此光感測器250可對感測反射光束B',C'干涉結果產生至少一光干涉信號。
如圖1及圖2所示，這些光干涉信號將傳輸至資料處理單元30中，經過類比數位轉換器301將光干涉信號由類比光干涉信號轉換成數位電信號後，數位化的電信號將傳輸至微處理器302。微處理器302再利用反射光束B',C'光程差之數位電信號處理推算得到關於待測物之垂直斷面的光學資料。
資料處理單元30可供進一步比對上述待測物垂直斷面的光學資料而利用預設眼壓檢測區域推算之，並決定如圖3所示之眼球50的眼壓檢測區域303。簡言之，藉由資料處理單元30電耦合於光學模組20，資料處理單元30可根據該些光干涉信號以決定眼壓檢測區域303。
此外，光學模組20若為上述實施例之光學干涉儀，雖然光學干涉儀所產生的光干涉信號可供資料處理單元30決定眼壓檢測區域303，但上述光干涉信號亦可經過分析處理而決定光束C所射入眼球50的眼球高頻振動，以供決定上述眼壓檢測區域303的初步眼壓。然而這種眼壓量測方式的訊噪比很小，誤差比較大，且所需的圖形計算量很大，比較花時間。
如圖4及圖5所示之本發明另一實施例之眼壓檢測裝置10'。眼壓檢測裝置10'進一步包含壓力波產生單元40、顯示單元60及控制單元70。在此實施例中，光學模組20已於上述實施例中描述，在此不再贅述。控制單元70電耦合於光學模組20、資料處理模組30、壓力波產生單元40及顯示單元60，並可同時或獨立地經由控制單元70予以控制。
參照圖4，資料處理單元30電耦合於光學模組20，且資料處理單元30包含類比數位轉換器301及微處理器302。光學模組20所擷取眼球50之光干涉信號包含但不限於角膜厚度資料、角膜斷面影像資料以及角膜曲率資料。具體而言，眼球50剖面影像屬於一種光干涉信號，並可被傳輸至資料處理單元30之類比數位轉換器301內處理，而產生眼球影像信號(一種電信號)。微處理器302可比對眼球影像信號而初步分析出角膜壓力的分布，進而決定適當的眼壓檢測區域303，如圖3所示。簡言之，資料處理單元30係依據眼球影像信號決定眼壓檢測區域303。而顯示單元60可供進一步顯示待測物體(例如角膜)的剖面影像及上述光干涉信號資訊，且經由比對角膜厚度資料、角膜斷面影像資料以及角膜曲率資料等資料亦可經由眼球50的眼球高頻振動，以供進一步測定上述眼壓檢測區域303的初步眼壓。
眼壓檢測區域303的決定在量測眼壓的實務上很重要，因為眼壓檢測區域303的角膜曲率及角膜厚度對於量測眼壓的實際數值也會產生一定的偏差。為了精確量測實際眼壓，待眼壓檢測區域303決定後，壓力波產生單元40即對眼壓檢測區域303進行眼壓量測。
如圖4所示，壓力波產生單元40電耦合於資料處理單元30，資料處理單元30依一時間順序依次發出壓力波產生信號S1 、S2 ...Sn ，以命令壓力波產生單元40依該時間順序產生如圖5所示之複數個壓力波W1 、W2 ...Wn ，其中該些壓力波W1 、W2 ...Wn 施壓於眼壓檢測區域303後，資料處理單元30利用光學模組20所擷取的上述該些光干涉信號而推算該眼球內壓。壓力波產生單元40所產生的壓力波可選自噴射氣體縱波、光波及超音波。因此壓力波產生單元40可對應於所產生的壓力波而分別為噴氣槍、光壓器、超音波產生器。
具體而言，如圖4及圖5所示，當資料處理單元30依一時間順序依次發出壓力波產生信號S1 、S2 ...Sn ，以命令壓力波產生單元40依該時間順序產生複數個壓力波W1 、W2 ...Wn ，其中該些壓力波W1 、W2 ...Wn 施加的壓力較佳但不限於依該時間順序增加，亦可保持等壓。隨著壓力波產生單元40產生壓力波W1 、W2 ...Wn ，壓力波產生單元40亦會同時輸送壓力波的壓力數值至資料處理單元30。由於眼球50本身具有眼內壓，受到壓力波的推擠時，若壓力波的壓力小於或等於眼內壓時，眼球50本身並不會形變。然而若壓力波的壓力大於眼內壓時，眼球50則會隨壓力波的壓力大小而決定其形變量。當壓力波產生單元40造成眼球形變後，光學模組20可藉由獲得不同時間點的複數個光干涉信號(如I1 ,I2 )，經由後續內容所描述的交叉比對後，可提升量測眼壓的訊噪比。
如圖4、圖5及圖6所示，光學模組20於該壓力波施壓前，將擷取一初始光干涉信號IB 。待光學模組20於該壓力波W1 、W2 ...Wn 施壓後，於一第一時間t1 擷取一第一光干涉信號I1 ，於一第二時間t2 擷取一第二光干涉信號I2 。由兩點(I1 ,t1 )(I2 ,t2 )可以決定一直線方程式，之後帶入光干涉信號IB ，即可得到IB 的時間點tx ，經由壓力波產生單元40於tx 時間點所輸送至資料處理單元30的壓力數值推算，即可得到tx 的壓力值，此值則為眼球內壓。換言之，資料處理單元30根據該第一光干涉信號I1 及該第二光干涉信號I2 的外插或內插與該初始光干涉信號IB 決定該眼球內壓。上述眼壓推算的數值可用來校準光學模組20(如光學同調斷層掃描儀)利用眼球高頻振動而推算出的初步眼壓數值，因此可提升訊噪比，並降低誤差，同時可利用光學模組20所獲得的角膜曲率及角膜厚度等資訊校正眼壓數值。
此實施例的主要特點除了利用光束C的反射光束C',B'推算眼球內壓，亦可利用眼球50剖面影像從另一角度推算眼球內壓，因此可使所推算的眼球內壓的精確度提高，此外亦可利用眼球50之剖面影像所包含的角膜曲率及角膜厚度來校正角膜曲率及角膜厚度可能造成的誤差。
如圖7所示之一種眼壓檢測方法，其包含下列步驟：步驟1010入射一光束至一眼球；步驟1020擷取該光束之複數個光干涉信號；步驟1030分析該些光干涉信號以決定一眼壓檢測區域；步驟1050分析所擷取的該些光干涉信號；以及步驟1060推算該眼球內壓。
如圖8所示之另一種眼壓檢測方法，除包含圖7的步驟1010、步驟1020、步驟1030、步驟1050及步驟1060外，進一步包含步驟1040依一時間順序產生複數個壓力波而施壓於該眼壓檢測區域。
本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。
10．．．眼壓檢測裝置
10'．．．眼壓檢測裝置
20．．．光學模組
210．．．光源
220．．．耦合器
230．．．反射平台
240．．．反射鏡
250．．．光感測器
30．．．資料處理單元
301．．．類比數位轉換器
302．．．微處理器
303．．．眼壓檢測區域
40．．．壓力波產生單元
50．．．眼球
60．．．顯示單元
70．．．控制單元
Sn ．．．壓力波產生信號
Wn ．．．壓力波
IB ．．．初始光干涉信號
I1 ．．．第一光干涉信號
I2 ．．．第二光干涉信號
t1 ．．．第一時間
t2 ．．．第二時間
tx ．．．時間點
A．．．光束
B．．．第一光束
B'．．．反射光束
C．．．第二光束
C'．．．反射光束
圖1係本發明一實施例之眼壓檢測裝置架構之示意圖；
圖2係本發明一實施例之眼壓檢測裝置之示意圖；
圖3係本發明一實施例之資料處理單元決定眼壓檢測區域之示意圖；
圖4係本發明另一實施例之眼壓檢測裝置架構示意圖；
圖5係本發明另一實施例之眼壓檢測裝置之示意圖；
圖6係本發明一實施例之壓力波之壓力與光干涉信號之座標圖；
圖7係本發明一實施例之眼壓檢測方法之流程圖；以及
圖8係本發明另一實施例之眼壓檢測方法之流程圖。
10．．．眼壓檢測裝置
20．．．光學模組
30．．．資料處理單元
301．．．類比數位轉換器
302．．．微處理器

Claims (4)

  1. 一種眼壓檢測裝置，包含：一光學模組，包含一耦合器，該光學模組入射一光束至該耦合器而產生一第一光束及一第二光束，該第二光束入射至一眼球，該光學模組擷取該第二光束經角膜反射後的反射光束與該第一光束的反射光束之一干涉結果產生至少一光干涉信號；一資料處理單元，電耦合於該光學模組，該資料處理單元根據該至少一光干涉信號以決定一眼壓檢測區域；以及一壓力波產生單元，電耦合於該資料處理單元，該資料處理單元依一時間順序命令該壓力波產生單元依該時間順序產生複數個壓力波，其中該些壓力波施壓於該眼壓檢測區域後，該資料處理單元利用該光學模組所擷取的該至少一光干涉信號推算該眼球內壓，其中該光學模組於該壓力波施壓前，擷取一初始光干涉信號，該光學模組於該壓力波施壓後，於一第一時間擷取一第一光干涉信號，於一第二時間擷取一第二光干涉信號，該資料處理單元根據該第一光干涉信號及該第二光干涉信號的外插或內插與該初始光干涉信號決定該眼球內壓。
  2. 根據請求項1之眼壓檢測裝置，其中該壓力波係選自一噴射氣體縱波、一光波以及一超音波。
  3. 根據請求項1之眼壓檢測裝置，其中該光學模組進一步包含一光源、一反射平台、一反射鏡以及一光感測器，該光 源產生該光束，該第一光束入射至該反射平台上的反射鏡而反射，光感測器感測該干涉結果而產生該至少一光干涉信號光干涉信號光干涉信號光干涉信號。
  4. 一種眼壓檢測方法，包含下列步驟：入射一光束至一眼球；擷取該光束之至少一光干涉信號；分析該至少一光干涉信號以決定一眼壓檢測區域；依一時間順序產生複數個壓力波而施壓於該眼壓檢測區域，其中於該些壓力波施壓前，擷取一初始光干涉信號；分析所擷取的該至少一光干涉信號；以及推算該眼球內壓，其中於該些壓力波施壓後，於一第一時間擷取一第一光干涉信號，於一第二時間擷取一第二光干涉信號，並根據該第一光干涉信號及該第二光干涉信號的外插或內插與該初始光干涉信號決定該眼球內壓。
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